(57)【要約】【課題】  高温環境下や紫外線環境下での使用においてダイボンディング不良を起こさない窒化物半導体デバイスを提供する。【解決手段】  基板１０上に窒化物半導体多層膜１６が形成されチップ状にダイシングされた窒化物半導体素子２をパッケージ２１内に収容し、窒化物半導体多層膜１６上に形成された複数のボンディングパッド１７，１８とパッケージの対応するインナーリードを電気的に接続し、窒化物半導体素子２に対する電流または電圧を、全てボンディングパッド１７，１８を介して入力または出力可能に構成され、基板１０の裏面側に金属膜１９が蒸着され、金属膜１９が３個以上のバンプ２０を介してパッケージ２１のダイパッド２２に接着することにより、窒化物半導体素子２がダイパッド２２にダイボンドされており、金属膜１９、バンプ２０、及び、ダイパッド２２の接触面の夫々が使用環境温度の上限設定値より高い融点の高融点材料で形成されている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に窒化物半導体多層膜が形成されチップ状にダイシングされた窒化物半導体素子をパッケージ内に収容し、
前記窒化物半導体多層膜上に形成された複数のボンディングパッドと前記パッケージの対応するインナーリードを電気的に接続し、
前記窒化物半導体素子に対する電流または電圧を、全て前記ボンディングパッドを介して入力または出力可能に構成した窒化物半導体デバイスであって、
前記基板の裏面側に金属膜が蒸着され、前記金属膜が３個以上のバンプを介して前記パッケージのダイパッドに接着することにより、前記窒化物半導体素子が前記ダイパッドにダイボンドされており、
前記金属膜、前記バンプ、及び、前記ダイパッドの接触面の夫々が使用環境温度の上限設定値より高い融点の高融点材料で形成されていることを特徴とする窒化物半導体デバイス。
【請求項２】
基板上に光電変換機能を有する窒化物半導体多層膜が形成されチップ状にダイシングされた光電変換素子をパッケージ内に収容し、
前記窒化物半導体多層膜上に形成された複数のボンディングパッドと前記パッケージの対応するインナーリードを電気的に接続し、
前記光電変換素子に対する電流または電圧を、全て前記ボンディングパッドを介して入力または出力可能に構成し、
前記光電変換素子への光の入射または前記光電変換素子からの光の出射を前記基板と反対側の前記窒化物半導体多層膜の表面を通過して行うように構成した窒化物半導体デバイスであって、
前記基板の裏面側に金属膜が蒸着され、前記金属膜が３個以上のバンプを介して前記パッケージのダイパッドに接着することにより、前記光電変換素子が前記ダイパッドにダイボンドされており、
前記金属膜、前記バンプ、及び、前記ダイパッドの接触面の夫々が使用環境温度の上限設定値より高い融点の高融点金属材料で形成されていることを特徴とする窒化物半導体デバイス。
【請求項３】
前記光電変換素子が火炎に含まれる紫外線を検知可能な火炎センサとして機能することを特徴とする請求項２に記載の窒化物半導体デバイス。
【請求項４】
前記金属膜が前記裏面側の全面に形成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の窒化物半導体デバイス。
【請求項５】
前記バンプが金を主成分とすることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の窒化物半導体デバイス。
【請求項６】
前記金属膜が少なくとも金とチタンを含む多層膜であることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の窒化物半導体デバイス。
【請求項７】
前記金属膜がイオンビームスパッタリング法を用いて前記裏面側に蒸着されていることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の窒化物半導体デバイス。
【請求項８】
前記基板が絶縁性の単結晶基板であることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の窒化物半導体デバイス。
【請求項９】
前記絶縁性の単結晶基板がサファイアであることを特徴とする請求項８に記載の窒化物半導体デバイス。
【請求項１０】
前記バンプの夫々が隣接する他の前記バンプの少なくとも１つとの中心間距離が１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載の窒化物半導体デバイス。
【請求項１１】
前記バンプの夫々が隣接する他の前記バンプの少なくとも２つとの中心間距離が１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１０に記載の窒化物半導体デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に窒化物半導体多層膜が形成されチップ状にダイシングされた窒化物半導体素子をパッケージ内に収容してなる窒化物半導体デバイスに関し、特に、窒化物半導体多層膜が光電変換機能を有する光電変換素子をパッケージ内に収容してなる窒化物半導体デバイスに関し、より具体的には、窒化物半導体デバイスの高耐熱性を実現するためのダイボンディング技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
受光素子や発光素子等の光電変換素子は、一般的な半導体集積回路と異なり端子数が少なく、しかも外部との間で光の入射または出射を伴うため、図３に示すような構造のパッケージに封入されて使用される。当該パッケージ２１は、図３に示すように、ダイパッド２２を有する台座２３、その周囲に形成された金属ケース２４、台座２３と対向する金属ケース２４の端部に設けられた透明の窓部材２５、及び、台座２３を貫通して台座に取り付けられた複数のリードピン（または、ステム）２５を備えて構成される。光電変換素子２７は、光を入射或いは出射する側を窓部材２５側に向けてダイパッド２２にダイボンドされ、また、電圧または電流を入力或いは出力するためのボンディングパッド２８が光電変換素子２７に設けられており、当該ボンディングパッド２８とリードピン２６のパッケージ内部側の端部（インナーリード）がワイヤボンディングにより電気的に接続されている。
【０００３】
尚、一般的な発光ダイオード等では、導電性基板上に発光素子部を形成することで、発光ダイオードの一方の電極を基板裏面側に形成し、発光ダイオードの基板裏面を１つのリードピンの一方端にダイボンディングして電気的に接続し、他方の電極を他のリードピンの一方端とワイヤボンディングにより電気的に接続し、台座を設けず、金属ケースと窓部材に代えて、発光ダイオードとリードピンの一方端を透明樹脂で封止するパッケージを使用する。但し、光電変換素子が、例えば高温環境等の苛酷な使用環境下で使用可能な高信頼度が要求される場合は、図１に示すような金属製パッケージが使用される。
【０００４】
また、光電変換素子をダイボンディングする場合に使用するダイボンディング材料（光電変換素子をダイパッドまたはインナーリードに接着固定する材料）として、例えば、一般的に半導体素子のダイボンディングに使用される以下のダイボンディング材料の使用が可能である（下記非特許文献１参照）。
【０００５】
第１のダイボンディング材料として、Ａｕ−Ｓｉ、Ａｕ−Ｇｅ系合金や共晶半田等の共晶合金系材料が、第２のダイボンディング材料として、Ａｇ粒子とバインダー（液状ビスフェノールＦ型エポキシ系樹脂及びアミンアダクトタイプの硬化剤等）を混合した銀ペースト材料が、第３のダイボンディング材料として、エポキシ系接着剤等の有機樹脂系接着材料等が、挙げられる。
【０００６】
第１のダイボンディング材料によるダイボンディングでは、金属製のダイパッドを加熱し、共晶合金系材料の融点以上としたものの上に、当該材料片を乗せて均一に溶解させた後に、半導体素子を共晶合金系材料で接着する。共晶合金系材料は導電性材料であるため、半導体素子の基板が導電性の場合は、ダイパッドから基板電圧の供給、基板を介して電流の入力または出力が可能となる。従って、窒化物半導体を除く通常の発光ダイオードの多くは、ＧａＰ基板やＧａＡｓ基板等の導電性基板を使用しているため、１つのワイヤボンディングとダイボンディングで電極（アノードとカソード）間の電流供給が可能となる。第２のダイボンディング材料の銀ペースト材料の場合も、導電性材料であるため、半導体素子の基板が導電性の場合は、共晶合金系材料と同様に、ダイボンディングによってワイヤボンディングの本数を１つ減らすことができる。
【０００７】
【非特許文献１】菅野卓雄、川西剛、「半導体大辞典」、工業調査会、１９９９年１２月２０日、ｐ．１１１４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
光電変換素子を高温環境下で使用する場合（例えば、半導体紫外線センサを火炎センサとして使用する場合等）、当該高温環境下においてダイボンディングが外れないようにする必要がある。具体的には、窒化物半導体火炎センサは、バーナーや炉に近接して設置され使用されるので、設置場所が４００℃を超える場合がある。また、火炎センサに冷却機構を設けていても、炉を停止するときに火炎センサの冷却空気が止まった後に炉内の余熱が逆流して短時間に火炎センサの周囲温度が高温になる場合がある。窒化物半導体素子自体は、４００℃で破壊することはないが、パッケージ温度がダイボンディング材料の融点を瞬時に超えただけで、デバイスとして復帰不能な動作不良に陥ることになる。更に、光電変換素子が高温を発熱する場合もある。例えば、ＡｌＧａＮの高輝度発光素子の場合、極めて高温状態に至ることが知られている。この場合、パッケージの低熱抵抗化を図り、更には、パッケージの冷却の必要が生じるので、高温環境下で溶解しないダイボンディングが望まれる。
【０００９】
第１のダイボンディング材料の共晶合金系材料の場合、高融点のＡｕ−Ｓｉ系合金であっても融点が３６３℃で、４００℃を超える高温環境下での使用は困難となる。また、第２のダイボンディング材料の銀ペースト材料の場合は、使用するバインダーの炭化等の起こる温度以上での使用は不可能である。銀ペースト材料の場合は、一般には、半導体素子の使用温度は８５℃以下の常温動作を前提としている。
【００１０】
更に、第３のダイボンディング材料の有機樹脂系接着材料の場合は、紫外線照射によって分子組成中の炭素と水素の結合が切断されるため、紫外線環境下での使用によるダイボンディングの経年劣化が問題となる。
【００１１】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、高温環境下や紫外線環境下での使用においてダイボンディング不良を起こさない窒化物半導体デバイスを提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するための本発明に係る窒化物半導体デバイスは、基板上に窒化物半導体多層膜が形成されチップ状にダイシングされた窒化物半導体素子をパッケージ内に収容し、前記窒化物半導体多層膜上に形成された複数のボンディングパッドと前記パッケージの対応するインナーリードを電気的に接続し、前記窒化物半導体素子に対する電流または電圧を、全て前記ボンディングパッドを介して入力または出力可能に構成した窒化物半導体デバイスであって、前記基板の裏面側に金属膜が蒸着され、前記金属膜が３個以上のバンプを介して前記パッケージのダイパッドに接着することにより、前記窒化物半導体素子が前記ダイパッドにダイボンドされており、前記金属膜、前記バンプ、及び、前記ダイパッドの接触面の夫々が使用環境温度の上限設定値より高い融点の高融点材料で形成されていることを第１の特徴とする。
【００１３】
また、上記目的を達成するための本発明に係る窒化物半導体デバイスは、基板上に光電変換機能を有する窒化物半導体多層膜が形成されチップ状にダイシングされた光電変換素子をパッケージ内に収容し、前記窒化物半導体多層膜上に形成された複数のボンディングパッドと前記パッケージの対応するインナーリードを電気的に接続し、前記光電変換素子に対する電流または電圧を、全て前記ボンディングパッドを介して入力または出力可能に構成し、前記光電変換素子への光の入射または前記光電変換素子からの光の出射を前記基板と反対側の前記窒化物半導体多層膜の表面を通過して行うように構成した窒化物半導体デバイスであって、前記基板の裏面側に金属膜が蒸着され、前記金属膜が３個以上のバンプを介して前記パッケージのダイパッドに接着することにより、前記光電変換素子が前記ダイパッドにダイボンドされており、前記金属膜、前記バンプ、及び、前記ダイパッドの接触面の夫々が使用環境温度の上限設定値より高い融点の高融点材料で形成されていることを第２の特徴とする。
【００１４】
上記各特徴の窒化物半導体デバイスによれば、デバイス自体の耐熱温度を４００℃以上に高くできるとともに、ダイボンディングの耐熱温度もデバイスの使用環境温度の上限設定値より高くできるので、高温環境下でのデバイスの信頼性を向上できる。また、ダイボンディング材料が金属であるため、紫外線環境での経年劣化を抑制できる。ダイボンディング材料に金等の高価な金属を使用した場合でも、基板とダイパッドの間にバンプを点在させるだけでよいので、ダイボンディング材料の使用量を節減できる。更に、バンプ形成は、ＴＡＢ（Ｔａｐｅ  Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｂｏｎｄｉｎｇ）やフリップチップで使用されている既存の装置が使用できる。ここで、使用環境温度の上限設定値は、必ずしも窒化物半導体素子自体の物理的な耐熱温度の上限である必要はなく、デバイスとして実際に設置環境で使用される場合の環境温度の上限であればよく、例えば、製品仕様書等で規定される最高温度が該当する。また、バンプの個数や大きさ等を調整することで、簡単にダイボンディングの接着強度を調整可能となる。従って、本発明に係る窒化物半導体デバイスによれば、バンプを用いた簡単なダイボンディング手法で、高温環境下及び紫外線環境下において高い接着強度のダイボンディングが実現できる。
【００１５】
特に、パッケージに収容される窒化物半導体素子が、窒化物半導体多層膜が光電変換機能を有する光電変換素子の場合は、光電変換素子への光の入射または光電変換素子からの光の出射を基板と反対側の窒化物半導体多層膜の表面を通過して行う構成に対し、窒化物半導体多層膜の表面をパッケージの透明窓側に向けてダイボンディング可能となり、光の入射または出射用に特別な構造上の工夫を施さなくてもよく、一般的な透明窓付きパッケージの使用が可能となる。
【００１６】
更に、本発明に係る窒化物半導体デバイスは、上記第２の特徴に加えて、前記光電変換素子が火炎に含まれる紫外線を検知可能な火炎センサとして機能することを特徴とする。本特徴によれば、高温且つ紫外線環境下で使用される火炎センサの信頼性を向上できる。
【００１７】
更に、本発明に係る窒化物半導体デバイスは、上記何れかの特徴に加えて、前記金属膜が前記裏面側の全面に形成されていることを特徴とする。本特徴によれば、バンプ形成個所に制約がなく、必要に応じてバンプの個数を増減でき、ダイボンディングの接着強度の調整が容易となる。
【００１８】
更に、本発明に係る窒化物半導体デバイスは、上記何れかの特徴に加えて、前記バンプが金を主成分とすることを特徴とし、前記金属膜が少なくとも金とチタンを含む多層膜であることを特徴とする。これらの特徴により、金の融点が１０６４℃であることから、ダイボンディングの耐熱温度を大幅に向上でき、４００℃より更に高温環境下でのデバイスの使用が可能となる。
【００１９】
更に、本発明に係る窒化物半導体デバイスは、上記何れかの特徴に加えて、前記金属膜がイオンビームスパッタリング法を用いて前記裏面側に蒸着されていることを特徴とする。本特徴によれば、電子ビーム加熱等による真空蒸着法に比べ、少ないバンプ個数で、高いダイボンディングの接着強度を得ることが可能となる。
【００２０】
更に、本発明に係る窒化物半導体デバイスは、上記何れかの特徴に加えて、前記基板が絶縁性の単結晶基板であることを特徴とし、更に、前記絶縁性の単結晶基板がサファイアであることを特徴とする。本特徴の場合、基板が絶縁性であっても、窒化物半導体素子または光電変換素子に対する電流または電圧を、全てボンディングパッドを介して入力または出力可能に構成されているため、窒化物半導体素子または光電変換素子の動作に支障を来たさずに、上記第１または第２の特徴の効果を発揮できる。
【００２１】
更に、本発明に係る窒化物半導体デバイスは、上記何れかの特徴に加えて、前記バンプの夫々が隣接する他の前記バンプの少なくとも１つとの中心間距離が１ｍｍ以下であること、または、前記バンプの夫々が隣接する他の前記バンプの少なくとも２つとの中心間距離が１ｍｍ以下であることを特徴とする。これらの特徴によれば、実使用上十分なダイボンディングの接着強度を確保でき、特に後者の場合、より強力な接着強度が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明に係る窒化物半導体デバイス（以下、適宜「本発明デバイス」と略称する）の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、本発明デバイスに使用されるパッケージの各部位については、図３に示す従来デバイスに使用されるパッケージと同じ部位には同じ符号を付して説明する。
【００２３】
図１に、透明窓付きパッケージ２１に収容された本発明デバイスの概略構造を模式的に示す。また、以下の説明において、本発明デバイス１は、サファイア基板１０上にＧａＮ系窒化物半導体多層膜１６が形成されチップ状にダイシングされた窒化物半導体素子２をパッケージ２１内に収容したものである。
【００２４】
本発明デバイス１に使用するパッケージ２１は、図１に示すように、ダイパッド２２を有する台座２３、その周囲に形成された金属ケース２４、台座２３と対向する金属ケース２４の端部に設けられた透明の窓部材２５、及び、台座２３を貫通して台座に取り付けられた複数のリードピン（または、ステム）２５を備えて構成される。
【００２５】
本実施形態では、窒化物半導体素子２は、絶縁性の単結晶基板であるサファイア基板１０上に、上部がｐ型ＡｌＧａＮ層１２からなる貫通転位密度を１０８ｃｍ−２以下或いは１０７ｃｍ−２以下に低転位化した下地半導体層１１、基板１０側からｐ型ＡｌＧａＮ層１３、ｉ型ＡｌＧａＮ層１４、ｎ型ＡｌＧａＮ層１５のＰＩＮ構造となるＡｌＧａＮ系窒化物半導体多層膜１６を順次積層し、窒化物半導体多層膜１６がｐ型ＡｌＧａＮ層１２の表面まで選択的にエッチバックされ、露出したｐ型ＡｌＧａＮ層１２の表面にｐ型電極１７が、窒化物半導体多層膜１６のｎ型ＡｌＧａＮ層１５の表面にｎ型電極１８が夫々形成されたＰＩＮフォトダイオードとして機能する光電変換素子（受光素子）である。ここで、ｐ型電極１７及びｎ型電極１８は、夫々の極性に応じてＡｌ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｔｉ等の公知の材料を公知の方法で作製すればよい。例えば、ｐ型電極１７として、第１層にＮｉ（ニッケル）、第２層にＡｕ（金）を夫々１０ｎｍと１００ｎｍの膜厚で電子ビーム蒸着し、所定の平面形状にパターニングする。また、ｎ型電極１８として、Ｔｉ／Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕの多層膜を２０ｎｍ／１００ｎｍ／１０ｎｍ／１００ｎｍの膜厚で電子ビーム蒸着し、所定の平面形状にパターニングする。尚、ｎ型電極１８は、ｎ型電極１８を通して入射光を窒化物半導体多層膜１６へ導く必要があるため、光を透過させるために、メッシュ状または受光領域へ光を透過させる他の形状で形成される。尚、窒化物半導体素子２の下地半導体層１１及びＡｌＧａＮ系窒化物半導体多層膜１６の各層の成膜方法は本発明の本旨ではないので、詳細な説明は割愛する。
【００２６】
窒化物半導体素子２は、基板１０の裏面をＳｉＣパウダーで研磨した後、各チップにダイシングして、更に、研磨後の基板１０の裏面に基板１０側からＴｉ（チタン）とＡｕ（金）の２層からなる金属膜１９を夫々１００ｎｍと３００ｎｍの膜厚で蒸着して作製される。金属膜１９の蒸着は、電子ビーム加熱または抵抗加熱による真空蒸着またはイオンビームスパッタリング（ＩＢＳ）により行う。
【００２７】
図１に示すように、本発明デバイス１では、ダイボンディング用に、上記要領で作製された窒化物半導体素子２のチップの金属膜１９の表面に複数のバンプ２０を一定間隔の格子状に配列して形成する。バンプ材料はＡｕ（金）である。Ａｕバンプ形成法は種々の手法が存在するが、本実施形態では、一般的なワイヤボンダを使用してバンプ形成可能なボールバンプ法を採用した。金属膜１９にバンプ形成された窒化物半導体素子２は、表面を金メッキされたダイパッド２２上に熱圧着によりダイボンドされる。バンプ２０の各中心間の間隔は１ｍｍ以下で、２５μｍ径のバンプワイヤを用いて約５０μｍ径のバンプ２０が形成される。
【００２８】
窒化物半導体素子２の基板１０と反対側に形成されたｐ型電極１７及びｎ型電極１８は、夫々ボンディングパッドとして、リードピン２６のパッケージ内部側の端部（インナーリード）とワイヤボンディングにより電気的に接続されている。
【００２９】
ＰＩＮ構造のＡｌＧａＮ系窒化物半導体多層膜１６を構成する各ＡｌxＧａ1-xＮ層（０≦ｘ≦１）１３〜１５のバンドギャップエネルギはＡｌＮ組成比ｘを変えることで調整され、ＡｌＮ組成比ｘとバンドギャップエネルギとは図２に示すような関係で示される。図２から読み取れるように、ＡｌＮ組成比ｘを変えることで、ＡｌxＧａ1-xＮのバンドギャップエネルギを３．４２ｅＶから６．２ｅＶにまで調整することができる。従って、ｉ型ＡｌＧａＮ層１４で吸収可能な光の波長範囲（感度域）の長波長端は約３６０ｎｍ〜約２００ｎｍの間で調整可能である。従って、本発明デバイス１は、紫外線域に主たる感度特性を有する紫外線センサとして機能する。更に、火炎に含まれる光の全波長範囲から室内光や太陽光等の外乱光の波長範囲を除いた残りの波長域は約３００ｎｍ以下の紫外線域であるため、ＡｌＧａＮ系窒化物半導体多層膜１６のＡｌＮ組成比を調整することで、本発明デバイス１は、火炎センサとして利用可能となる。
【００３０】
次に、２．４ｍｍ×２．４ｍｍ角の窒化物半導体素子２のチップを用いて、バンプ密度及び金属膜１９の蒸着方法を変え、本発明デバイス１のサンプルを各条件で夫々１０個ずつ作製し、落下衝撃試験と耐熱剥離試験を行った。バンプ密度については、１ｍｍ間隔で格子状に９個（３×３個）のバンプを形成したサンプルと０．７ｍｍ間隔で格子状に１６個（４×４個）のバンプを形成したサンプルの２種類を用意した。バンプ２０の各中心間距離は、何れのバンプも隣接する少なくとも２つの他のバンプとの間で１ｍｍまたは０．７ｍｍとなっている。金属膜１９の蒸着方法については、電子ビーム加熱による真空蒸着とＩＢＳ蒸着の２種類の蒸着方法でサンプルを作製した。
【００３１】
バンプ密度が１６個／チップで金属膜１９の蒸着方法がＩＢＳ蒸着のサンプルＡ、バンプ密度が１６個／チップで金属膜１９の蒸着方法が真空蒸着のサンプルＢ、バンプ密度が９個／チップで金属膜１９の蒸着方法がＩＢＳ蒸着のサンプルＣ、バンプ密度が９個／チップで金属膜１９の蒸着方法が真空蒸着のサンプルＤの４種類のサンプルに対する落下衝撃試験と耐熱剥離試験の各試験結果を以下に説明する。
【００３２】
落下衝撃試験は、本発明デバイス１の各サンプルを５０ｃｍの高さから厚み５ｍｍの鉄板上に落下させ、窒化物半導体素子２のチップがダイパッド２２から脱離したか否かを目視で確認して行った。落下衝撃試験の結果は、蒸着方法がＩＢＳ蒸着のサンプルＡとサンプルＣは１０個中１０個が脱離せず良好な接着強度を示した。これに対し、蒸着方法が真空蒸着のサンプルＢとサンプルＤでは、サンプルＢの１０個中１個が脱離し、サンプルＤの１０個中５個が脱離した。これより、同じバンプ密度では、金属膜１９をＩＢＳ蒸着により形成したサンプルの方が、接着強度が強いことが分かる。また、金属膜１９の蒸着方法が真空蒸着のサンプルＢとサンプルＤでは、バンプ密度の大きい方が、接着強度が強いことが分かる。金属膜１９の蒸着方法がＩＢＳ蒸着の場合は、バンプ２０の各中心間の間隔が１ｍｍ以下となるバンプ密度で良好な接着強度が得られる。
【００３３】
尚、本実施形態では、金属膜１９の蒸着及びダイシング前に、基板１０の裏面研磨を行ったが、金属膜１９の蒸着方法がＩＢＳ蒸着の場合、当該裏面研磨を省略したサンプルにおいても良好な接着強度が得られることを確認している。
【００３４】
耐熱剥離試験は、本発明デバイス１の各サンプルを５００℃まで加熱した後、窒化物半導体素子２のチップがダイパッド２２から脱離したか否かを目視で確認して行った。耐熱剥離試験の結果は、サンプルＡ〜Ｄの何れもチップがダイパッドからの脱離は見られず良好な結果を示した。
【００３５】
以上、本発明デバイス１の構成、及び、実験結果につき詳細に説明したが、本発明デバイス１に使用するパッケージ２１は、図１に示す形態のパッケージに限定されるものではない。また、パッケージに収容される窒化物半導体素子２も、図１に示すＰＩＮフォトダイオードに限定されるものではなく、ＰＩＮフォトダイオードであっても図１に示す積層構造に限定されるものではない。例えば、窒化物半導体素子２は受光素子ではなく、発光素子であってもよく、更には、光電変換素子に限定されるものでもない。また、パッケージに収容される窒化物半導体素子２は１個に限定されるものではなく、複数チップを１つのパッケージ内に収容しても構わない。
【００３６】
上記実施形態では、金属膜１９の蒸着方法として、電子ビーム加熱または抵抗加熱による真空蒸着またはＩＢＳ蒸着を例示し、ＩＢＳ蒸着が好ましいことを説明したが、蒸着方法はこれらに限定されるものではない。また、金属膜１９は、Ｔｉ／Ａｕの多層膜を例示したが、他の金属が含まれていても構わない。更に、金属膜１９の各層の膜厚も上記実施形態の膜厚に限定されるものではない。
【００３７】
上記実施形態では、バンプ２０の形成方法として、ボールバンプ法を採用する場合を説明したが、バンプ形成法はボールバンプ法に限定されるものではない。また、バンプの配置も縦横の格子状の配置に限定されるものではない。また、上記実施形態では、縦横のバンプ間隔を等しくしたが、例えば、チップの縦横比に合わせてバンプ間隔を変えても構わない。更に、各バンプ２０の大きさも上記実施形態の大きさに限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明に係る窒化物半導体デバイスにおけるダイボンディング技術は、受光素子や発光素子等の窒化物半導体素子のダイボンディングに広く応用できる。特に、高温環境及び紫外線環境下で使用される窒化物半導体火炎センサに利用することで、簡単な方法で高信頼性デバイスが実現される。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係る窒化物半導体デバイスの概略構造を模式的に示す断面図
【図２】ＡｌＧａＮのバンドギャップエネルギはＡｌＮ組成比の関係を示すグラフ
【図３】従来の光電変換素子のパッケージに封入された概略構造を模式的に示す断面図
【符号の説明】
【００４０】
１：    本発明に係る窒化物半導体デバイス
２：    窒化物半導体素子
１０：  基板
１１：  下地半導体層
１２：  ｐ型ＡｌＧａＮ層（下地半導体層の上部）
１３：  ｐ型ＡｌＧａＮ層
１４：  ｉ型ＡｌＧａＮ層
１５：  ｎ型ＡｌＧａＮ層
１６：  窒化物半導体多層膜
１７：  ｐ型電極
１８：  ｎ型電極
１９：  金属膜
２０：  バンプ
２１：  パッケージ
２２：  ダイパッド
２３：  台座
２４：  金属ケース
２５：  窓部材
２６：  リードピン
２７：  光電変換素子
２８：  ボンディングパッド
【図１】
2006269705.tif 000003
【図２】
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【図３】
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